【手続補正書】
【提出日】平成18年2月27日(2006.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス発振の第１のレーザ発振器と、
前記第１のレーザ発振器から射出される可視光線以下の波長であるパルス発振の第１のレーザビームを、照射面にて楕円または長方形状のビームに加工する手段と、
基本波を出力する第２のレーザ発振器と、
前記照射面において、前記第１のレーザビームが照射される範囲に重なって前記第２のレーザ発振器から射出される基本波である第２のレーザビームを照射する手段と、
前記第１のレーザビーム及び前記第２のレーザビームに対して前記照射面を相対的に前記楕円または長方形状のビームの短径方向に移動させる手段と、
を有し、
前記第２のレーザ発振器の出力は、前記第１のレーザ発振器のパルス発振の周期と同期させて変調されることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２】
パルス発振の第１のレーザ発振器と、
前記第１のレーザ発振器から射出される可視光線以下の波長であるパルス発振の第１のレーザビームを、照射面にて楕円または長方形状のビームに加工する手段と、
基本波を出力する第２のレーザ発振器と、
前記照射面において、前記第１のレーザビームが照射される範囲に重なって前記第２のレーザ発振器から射出される基本波である第２のレーザビームを照射する手段と、
前記第１のレーザビーム及び前記第２のレーザビームに対して前記照射面を相対的に前記楕円または長方形状のビームの短径方向に移動させる手段と、
を有し、
前記第２のレーザ発振器の出力は、前記第１のレーザ発振器のパルス発振の周期と同期させて変調され、前記第１のレーザビーム及び前記第２のレーザビームの照射によって単位時間当たりに前記照射面に吸収されるエネルギーは一定に制御されることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記第１のレーザ発振器は、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザであることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、前記第２のレーザ発振器は、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザまたはヘリウムカドミウムレーザであることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、前記照射面は前記第１のレーザビームに対して透光性を有する厚さｄの基板に成膜された半導体膜の表面であり、前記楕円または長方形状のビームの長径または短径の長さをＷ１とすると、前記第１のレーザビームの前記照射面に対する入射角度φ１は、
φ１≧ａｒｃｔａｎ（Ｗ１／２ｄ）
を満たすことを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、前記照射面は前記第２のレーザビームに対して透光性を有する厚さｄの基板に成膜された半導体膜の表面であり、前記第２のレーザビームの前記照射面におけるビームのスポットの長径または短径の長さをＷ２とすると、前記第２のレーザビームの前記照射面に対する入射角度φ２は、
φ２≧ａｒｃｔａｎ（Ｗ２／２ｄ）
を満たすことを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項７】
可視光線以下の波長であるパルス発振の第１のレーザビームを照射面にて楕円または長方形状のビームに加工し、
前記照射面において、前記第１のレーザビームが照射される範囲に重なって、基本波である第２のレーザビームを前記第１のレーザビームと同時に照射しながら、前記第１のレーザビーム及び前記第２のレーザビームに対して前記照射面を相対的に前記楕円または長方形状のビームの短径方向に移動させ、
前記第２のレーザビームのエネルギーは、前記第１のレーザビームのパルスに同期して変調されることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項８】
可視光線以下の波長であるパルス発振の第１のレーザビームを照射面にて楕円または長方形状のビームに加工し、
前記照射面において、前記第１のレーザビームが照射される範囲に重なって、基本波である第２のレーザビームを前記第１のレーザビームと同時に照射しながら、前記第１のレーザビーム及び前記第２のレーザビームに対して前記照射面を相対的に前記楕円または長方形状のビームの短径方向に移動させ、
前記第２のレーザビームのエネルギーは、前記第１のレーザビームのパルスに同期して変調され、前記第１のレーザビーム及び前記第２のレーザビームの照射によって単位時間あたりに前記照射面に吸収されるエネルギーは一定に保たれることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８において、前記第１のレーザビームは、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザから射出されるものであることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１０】
請求項７乃至請求項１０のいずれか一項において、前記第２のレーザビームは、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザまたはヘリウムカドミウムレーザから射出されるものであることを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１１】
請求項７乃至請求項１０のいずれか一項において、前記照射面は前記第１のレーザビームに対して透光性を有する厚さｄの基板に成膜された半導体膜の表面であり、前記楕円または長方形状のビームの長径または短径の長さをＷ１とすると、前記第１のレーザビームの前記照射面に対する入射角度φ１は、
φ１≧ａｒｃｔａｎ（Ｗ１／２ｄ）
を満たすことを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１２】
請求項７乃至請求項１１のいずれか一項において、前記照射面は前記第２のレーザビームに対して透光性を有する厚さｄの基板に成膜された半導体膜の表面であり、前記第２のレーザビームの前記照射面におけるビームのスポットの長径または短径の長さをＷ２とすると、前記第２のレーザビームの前記照射面に対する入射角度φ２は、
φ２≧ａｒｃｔａｎ（Ｗ２／２ｄ）
を満たすことを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項１３】
基板上に半導体膜を形成し、
可視光線以下の波長であるパルス発振の第１のレーザビームを前記半導体膜の表面にて楕円または長方形状のビームに加工し、
前記半導体膜の表面において、前記第１のレーザビームが照射される範囲に重なって、基本波である第２のレーザビームを前記第１のレーザビームと同時に照射しながら、前記第１のレーザビーム及び前記第２のレーザビームに対して前記半導体膜の表面を相対的に前記楕円または長方形状のビームの短径方向に移動させ、
前記第２のレーザビームのエネルギーは、前記第１のレーザビームのパルスに同期して変調されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１４】
基板上に半導体膜を形成し、
可視光線以下の波長であるパルス発振の第１のレーザビームを前記半導体膜の表面にて楕円または長方形状のビームに加工し、
前記半導体膜の表面において、前記第１のレーザビームが照射される範囲に重なって、基本波である第２のレーザビームを前記第１のレーザビームと同時に照射しながら、前記第１のレーザビーム及び前記第２のレーザビームに対して前記半導体膜の表面を相対的に前記楕円または長方形状のビームの短径方向に移動させ、
前記第２のレーザビームのエネルギーは、前記第１のレーザビームのパルスに同期して変調され、前記第１のレーザビーム及び前記第２のレーザビームの照射によって単位時間あたりに前記半導体膜の表面に吸収されるエネルギーは一定に保たれることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４において、前記第１のレーザビームは、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザから射出されるものであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１６】
請求項１３乃至請求項１５のいずれか一項において、前記第２のレーザビームは、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザまたはヘリウムカドミウムレーザから射出されるものであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１７】
請求項１３乃至請求項１６のいずれか一項において、前記基板は前記第１のレーザビームに対して透光性を有する厚さｄの基板であり、前記楕円または長方形状のビームの長径または短径の長さをＷ１とすると、前記第１のレーザビームの前記半導体膜の表面に対する入射角度φ１は、
φ１≧ａｒｃｔａｎ（Ｗ１／２ｄ）
を満たすことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１８】
請求項１３乃至請求項１７のいずれか一項において、前記基板は前記第２のレーザビームに対して透光性を有する厚さｄの基板であり、前記第２のレーザビームの前記半導体膜の表面におけるビームのスポットの長径または短径の長さをＷ２とすると、前記第２のレーザビームの前記半導体膜の表面に対する入射角度φ２は、
φ２≧ａｒｃｔａｎ（Ｗ２／２ｄ）
を満たすことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなＣＷレーザを使用して結晶化させる方法においては、半導体膜に十分に吸収される波長域のＣＷレーザを使う都合上、例えばＹＡＧレーザを使用する場合、高調波に変換しなければならなかった。そのため、出力が１０Ｗ程度と非常に小さいレーザしか適用できず、生産性の面でエキシマレーザを使う技術と比較し劣っている。出力１０Ｗ、波長５３２ｎｍのレーザを用い、例えば厚さ５０ｎｍ程度の半導体膜を結晶化するとなると、例えばビームのスポットサイズを１０−３ｍｍ程度にしなければならない。これに対しエキシマレーザは、ビームのスポットサイズを１ｃｍ２程度とすることができる。なお、本方法に適当なＣＷレーザは、出力が高く、波長が可視光線のもの以下で、出力の安定性の著しく高いものであり、例えば、ＹＶＯ４レーザの第２高調波や、ＹＡＧレーザの第２高調波、ＹＬＦレーザの第２高調波、ＹＡｌＯ３レーザの第２高調波、Ａｒレーザなどが当てはまる。他の高調波でも問題なくアニールには使用できるが、出力が小さくなる欠点がある。本発明は、ＣＷレーザを使った結晶化技術の長所を残しつつ、生産面の欠点を大幅に改善することを課題とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
上記発明の構成において、前記レーザ発振器１は、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザであることを特徴とする。以上がパルス発振のレーザの代表例である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また上記発明の構成において、前記レーザ発振器２は、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザまたはヘリウムカドミウムレーザであることを特徴とする。以上が連続発振レーザの代表例であるが、パルスレーザとして使用しても本発明の本質に何ら影響しないことは先に述べた。連続発振のレーザの発振の強弱は、変調させることが可能であり、ＹＡＧレーザなどの溶接用レーザにおいては、細かい時間変調の可能なものが市販されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
上記発明の構成において、前記レーザビーム１は、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザから射出されるものであることを特徴とする。以上がパルス発振のレーザの代表例である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また上記発明の構成において、前記レーザビーム２は、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザまたはヘリウムカドミウムレーザから射出されるものであることを特徴とする。以上が連続発振レーザの代表例であるが、パルスレーザとして使用しても本発明の本質に何ら影響しないことは先に述べた。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
上記発明の構成において、前記レーザビーム１は、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザから射出されるものであることを特徴とする。以上がパルス発振のレーザの代表例である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
また上記発明の構成において、前記レーザビーム２は、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザまたはヘリウムカドミウムレーザから射出されるものであることを特徴とする。以上が連続発振レーザの代表例であるが、パルスレーザとして使用しても本発明の本質に何ら影響しないことは先に述べた。